第十三章白云巖-課件

1、第十三章 白云巖 Dolostones 第一節(jié) 白云巖巖類學 1概念 白云巖主要由白云石組成的沉積碳酸鹽巖。 2白云巖的結(jié)構(gòu)分類 （1）石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)分類系統(tǒng)和命名原則，基本上也適用于白云巖，因為白云巖也主要是由顆粒、泥、膠結(jié)物、生物格架及晶粒等五種結(jié)構(gòu)組分組成的，所不同的是白云巖的成分主要是白云石。 （2）白云巖中，晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)育，泥晶、粉晶、細晶、中晶以至粗晶結(jié)構(gòu)部相當常見；晶粒較粗的，晶形常較好且多呈自形或半自形晶，其集合體常呈砂糖狀 （3）在白云巖中，交代結(jié)構(gòu)發(fā)育，如 晶粒較粗的白云石菱形體交代各種顆粒及化石等。 晶形較好的白云石菱形體，常具環(huán)帶或污濁核心等交代殘余現(xiàn)象。 石灰?guī)r中的云斑，

2、白云巖中的石灰?guī)r殘余體等交代作用現(xiàn)象。 3. 根據(jù)交代結(jié)構(gòu)與其伴生的其他交代現(xiàn)象的有無，可把白云巖劃分為兩個類型： （1）具交代結(jié)構(gòu)的白云巖（包括含白云石的石灰?guī)r） 交代成因，次生的，非原生化學沉淀成因的 （2）不具交代結(jié)構(gòu)或其他交代現(xiàn)象的白云巖第二節(jié) 白云巖的生成機理白云巖的成因問題，主要是白云巖的生成機理問題，是碳酸鹽巖巖石學中最復雜的、爭論時間最久的、最難解決的問題之一。一、原生沉淀作用（primary precipitation） 1. 原理 以化學沉淀的方式從水體中直接沉淀出來的白云石 現(xiàn)在，在常溫常壓條件下，在實驗室中仍然未合成出真正的、化學計量的白云石。 2. 實例 （1）澳大利

3、亞南部考龍瀉潮中的白云石 該白云石是在水很咸、PH值很高、植物很茂盛的條件下形成的。 方解石Ca77Mg23Ca93Mg7 白云石Ca50Mg50（化學計量白云石）Ca56Mg44（原白云石） （2）美國加利福尼亞州的一個鹽湖深泉湖 湖底沉積物中廣泛分布著白云石二、毛細管濃縮作用準同生白云化作用 1、原理 在現(xiàn)代熱帶地區(qū)的潮上帶，剛沉積不久的表層沉積物，主要是文石。這些沉積物還是疏松的，其粒間充滿著水。這些粒間水，在開始階段是正常的海水。由于該地區(qū)氣候干熱，蒸發(fā)作用強烈，這些粒間水就不斷地向空氣中散發(fā)。與此同時，海水又通過毛細管作用，源源不斷地補充到這些疏松的沉積物的顆粒之間。久而久之，這些粒

4、間水的含鹽度就變大了，正常的海水就變成了鹽水。從這種鹽水中首先沉淀出來的是石膏，也可能還有一些其他鹽類礦。 石膏的沉淀使粒間水或表層積水的Mg/Ca比率大大提高。正常海水的Mg/Ca約為3:14:1，而干熱地區(qū)潮上地帶表層沉積物的粒間水或表層積水，其Mg/Ca可達20:1，甚至更高。這種高鎂的粒間鹽水或表層水經(jīng)常與文石顆粒相接觸，將不可避免地使文石被交代，被白云化，即使文石轉(zhuǎn)化為白云石?，F(xiàn)代潮上地帶的白云石殼就是這樣形成的。 準同生距沉積期很近，剛沉積不久還未脫離沉積環(huán)境就被交代。 費里德曼和桑德斯（Friedman and Sanders，1967)把這一作用叫做“毛細管濃縮作用”，許靖華和

5、西根撒勒（Hsu and Siegenthaler，1969) 把這一作用叫做“蒸發(fā)泵作用”（evaporative pumping dolomitization）。 2、特征 （1）泥晶、粉晶 （2）具潮上環(huán)境特征，如蒸發(fā)礦物（石膏、石鹽等） （3）黃色、土黃色 （4）含泥質(zhì) （5）薄層為主三、回流滲透白云化作用 1、原理 在潮上地帶形成的高鎂粒間鹽水，當其對表層沉積的的白云化基本完了時，產(chǎn)生這種高鎂鹽水的地質(zhì)條件還仍然持續(xù)存在，那么多余的高鎂鹽水必然會向下回流。這種向下回流滲透的高鎂鹽水，在其穿過下伏的碳酸鈣沉積物或石灰?guī)r時，必然會使它們發(fā)生白云石化；從而形成白云巖或部分白云化的石灰?guī)r。

6、戴菲斯等（Deffeyes et al.，1965）曾以拉丁美洲小安的列斯群島博內(nèi)爾島的潮上地區(qū)及瀉湖為例，對這一作用進行了詳細的論述。 2、白云巖的特征 （1）形成較晚，一般在成巖期的，甚至是成巖期以后的。 （2）晶粒一般較粗，多在粉晶以上，如砂糖狀白云巖。 （3）常與準同生白云巖伴生四、混合白云化作用 前述三種白云石生成的機理，都有一個共同點，即都需要干熱的氣候，都需要高Mg/Ca比率的鹽水，都把白云石當作一種蒸發(fā)礦物看待。 還有一些白云巖，如廣泛分布的與陸表海陸棚或構(gòu)造高地共生的白云巖，并沒有蒸發(fā)巖，也缺乏潮上環(huán)境的成因標志。 巴迪奧札曼尼（Badiozamani，1973)提出了大氣水

7、（淡水）與海水混合的白云化作用的機理。 Badiozamani首先用實驗方法證明大氣水與正常海水的混合液對方解石和白云石的飽和程度的影響。 在海水為530%的混合液范圍內(nèi)，將發(fā)生方解石被白云石交代的作用，即白云化作用。 Badidzanani用這一混合白云化作用的機理解釋美國威斯康星的中奧陶統(tǒng)的白云巖的成因，得到了滿意的效果。五、控制白云石結(jié)晶的主要因素Mg/Ca、鹽度和結(jié)晶速度 Folk和Land(1975)在對各種環(huán)境中的白云石結(jié)晶作用進行研究之后，提出了控制白云巖結(jié)晶作用的主要因素為溶液的Mg/Ca比率、鹽度和結(jié)晶速度。 1、自然界難以形成化學計量白云石的原因。 白云石是一種很難形成的礦

8、物，其晶格是Ca2+、Mg2+、CO32-離子層相互交替而成。由于Ca2+和Mg2+性質(zhì)相似，在自然界的結(jié)晶作用過程中，很難使他們嚴格地分離。 2、淡水白云石 Folk和Land指出，在變鹽度的環(huán)境中，在淡水和海水的混合帶中，以及在其他淡化或淡水作用的環(huán)境中，都可以形成白云石，溶液的Mg/Ca比率只要近于1:1即可。 淡水白云石特征：成分較純，幾乎不含雜質(zhì)，清潔，透明，晶形良好，晶面平整而光滑，抗酸蝕能力強。 淡水白云石廣泛存在，但不具地層學意義。六、調(diào)整白云化作用 古德爾和加曼（Goodell and Garman，1969）在對大巴哈馬灘上安德羅斯島上的一口深探井（蘇必利爾井）進行詳細的巖

9、石學和地球化學研究以后，提出了一個新的白云化作用機理調(diào)整白云化作用。在大氣水的影響下，原來的碳酸鹽沉積物的成分，經(jīng)過淋濾、溶解作用和交代作用，在化學成分及礦物成分上進行重新組合或調(diào)整，使原來的碳酸鹽沉積物發(fā)生白云化，從而生成白云巖的作用。當海平面下降使沉積物中的高鎂方解石暴露于大氣淡水中時，高鎂方解石就會發(fā)生溶解，釋放出Mg2+，使該處或下伏的碳酸鹽沉積物發(fā)生白云石化。 這種白云石化作用所需要的鎂就來自沉積物本身，不需要另外的鎂來源。 它所需要的條件主要是海平面相對下降，使原生沉淀的不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物暴露于大氣水作用下，從而使這些不穩(wěn)定的碳酸鹽礦物發(fā)生溶解作用和調(diào)整白云化作用。七、其他白云化作

10、用 1、生物白云化作用 2、埋藏白云化作用 3、碎屑白云石 4、熱液白云石和變質(zhì)白云石第三節(jié) 白云巖的成因分類 根據(jù)白云巖的生成機理，白云巖可分為原生白云巖和次生白云巖兩大類，次生白云巖還可進一步分為同生白云巖、準同生白云巖、成巖白云巖和后生白云巖。 1、原生白云巖由以化學沉淀方式從水體中直接沉淀出的化學計量的白云石所組成白云巖。 2、次生白云巖指一切非原生沉淀作用形成的白云巖或一切由交代作用或白云化作用生成的白云巖。 （1）同生白云巖指剛沉積的碳酸鈣沉積物或者是原白云石沉積物，在沉積環(huán)境中，而且還仍然在沉積水體的影響下，在沉積物與水界面處，通過交代作用或白云化作用所形成的白云巖。 （2）準同生白云巖指剛沉積不久的碳酸鈣沉積物，雖然其沉積環(huán)境條件并未變化，但它已基本上脫離了其沉積的水體，基本上不再受其沉積水體的影響，是通過交代作用或白云化作用而生成的白云巖。 （3）成巖白云巖指碳酸鈣沉積物在其成巖作用過程中由交代作用或白云化作用所生成的白云巖。 （4）后生白云巖指在石灰?guī)r形成以后，由交代作用或白云化